专利名称：滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法
技术领域：
本发明涉及一种给水和污水处理中利用滤料改性和动态投加药剂来强化过滤效果的方法，以提高出水水质。
背景技术：
给水处理或污水深度处理中的过滤过程是保障水质的重要屏障，过滤过程主要通过机械截留、吸附、接触絮凝及表面络合等作用去除水中杂质。现行的过滤技术主要以石英砂、无烟煤、陶粒等作为过滤介质，采用单层滤料或双层滤料进行过滤，去除水中颗粒性、悬浮性污染物。但现行的过滤方法处理效率不高，出水浊度相对较高，特别是对于低温、低浊水处理效率较低，而浊度中除了含有一定量的腐殖酸外，还含有一定量的有机与无机污染物，因此，强化去除水中的悬浮性成分或浊度成分，对于提高饮用水水质是至关重要的。前人在给水处理过滤方面主要采用了以下方法进行强化过滤1)用双层或多层滤料改善滤料级配，上部采用粒径较大的粗滤料，下部采用粒径较小的细滤料，提高了滤池的含污能力；2)改变水流方向，采用反粒度过滤，延长了过滤周期；3)采用纤维等材料过滤，提高了对水中杂质的截留效果；4)微絮凝过滤或直接过滤，降低工艺系统投资，利于低浊水处理。以上方法虽有一定效果，但由于滤料表面一般带有负电性，而水中脱稳胶体颗粒一般带有少量的负电荷，因脱稳胶体颗粒与滤料表面间的斥力作用，而不易在滤料表面附着，因而会穿透滤池，使水质恶化。
发明内容
为了解决脱稳胶体颗粒因与滤料带同种电荷而不容易附着在滤料上的问题，通过改变滤料与胶体颗粒带同种电荷的方法，从而提高滤料对水中杂质的去除效率。本发明通过下述方案实现一种滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，它是通过下述步骤完成的(一)在过滤前，对滤料进行降低滤料表面负电性，提高滤料表面正电性的改性处理；(二)在过滤过程中，向水中持续投加强化过滤药剂。本发明工作原理如下一、滤料改性是通过化学方法或通过一定药剂在滤料表面作用，形成了表面含有铁、锰、钙、硅、镁、铝等成分的颗粒，提高了滤料表面电位，增加了滤料表面对水中杂质颗粒的吸附性能，使水中的脱稳胶体颗粒易于在滤料表面沉积。二是在过滤过程中动态地投加药剂以提高水中胶体颗粒的表面电位，提高胶体颗粒在滤料表面的吸附特性，从而动态地强化对水中浊度成分的去除。两种方法的有机结合，提高了水中胶体颗粒在滤料表面的吸附特性，强化了对水中浊度成分的去除。本发明具有设计合理、工作可靠和具有较大推广价值的优点。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式是通过下述步骤完成的(一)在过滤前，对滤料进行降低滤料表面负电性，提高滤料表面正电性的改性处理；(二)在过滤过程中，向水中持续投加强化过滤药剂。所述滤料为石英砂、陶粒、无烟煤、石榴石、铁矿石、堇青石、莫来石或钛酸铝的颗粒滤料，对滤料的改性采用传统的滤料改性方法，即用无机盐与滤料作用，之后进行对滤料的干燥、焙烧，制备成表面具有吸附能力的改性滤料。所述强化过滤药剂为聚合铝、硫酸铝、聚合铁、氯化铁、硫酸铁、氢氧化铝、CaCl2中的一种或几种。
具体实施例方式
二本实施方式与实施方式一的不同点是，在步骤(二)中与强化过滤药剂同时投加作为氧化剂的高锰酸钾或高铁酸钾或作为高分子助凝剂的聚丙烯酰胺、活化硅酸、HCA、聚硅酸铁或聚硅酸铝。作为氧化剂的高锰酸钾或高铁酸钾与强化过滤药剂经混合器混合后进入滤池中。通过投加氧化剂(高锰酸钾或高铁酸钾)与高分子助凝剂改变了水中颗粒的性质，从而提高了过滤过程对水中杂质颗粒的去除效率。所述混合器使用普通容器即可。
具体实施例方式
三本实施方式与实施方式一的不同点是，在步骤(一)中，在过滤之前，向水中投加药剂将滤料进行浸泡处理，使滤料表面涂渍一层药剂或药剂的水解产物，降低滤料表面的负电性，提高滤料表面的正电性。对滤料表面改性的药剂由下列一种或几种组合而成聚合铝、硫酸铝、聚合铁、氯化铁、硫酸铁、氢氧化铝、氯化钙、聚丙烯酰胺、活化硅酸、HCA、聚硅酸铁、聚硅酸铝、高锰酸钾、高铁酸钾或次氯酸钠。此种滤料改性方法比较简单，工序比传统方法少。
具体实施例方式
四本实施方式与实施方式三的不同点是，在步骤(一)中，在滤池反冲洗过程中或反冲洗之后投加药剂，向水中通入空气，利用空气将药剂与滤料充分混合，滤料与药剂之间的接触时间为0.5min～30min，所述药剂种类与实施方式三相同。
具体实施例方式
五本实施方式与实施方式一的不同点是，在步骤(一)中，在双层滤料滤池中，在滤池反冲洗结束后，将滤池中的水放空，将一定浓度(1～50mg/L)的聚合铝溶液通过泵打入到滤池中，所用聚合铝溶液的体积为滤料体积的2倍，其pH值为4～6。然后把空气通入溶液中将药剂与滤料充分混合，滤料与药剂之间的接触时间为1～30min。反应完毕后，将滤池中的水排掉，开启滤池进出水阀门，过滤开始进行。
具体实施例方式
六本实施方式与实施方式二的不同点是，在步骤(二)中，强化过滤药剂选用聚合铝，与强化过滤药剂同时投加高锰酸钾或高铁酸钾，高锰酸钾或高铁酸钾的浓度为0.1～2.0mg/L，聚合铝溶液的浓度为0.1～15.0mg/L。
具体实施例方式
七本实施方式与实施方式二的不同点是，在步骤(二)中持续投加聚合铝溶液和高分子助凝剂，聚合铝与高分子助凝剂经混合器混合后进入滤池中。聚合铝溶液的浓度为0.1～15.0mg/L，高分子的浓度为0.01～1mg/L。
权利要求
1.一种滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是它是通过下述步骤完成的(一)在过滤前，对滤料进行降低滤料表面负电性，提高滤料表面正电性的改性处理；(二)在过滤过程中，向水中持续投加强化过滤药剂。
2.根据权利要求1所述的滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是所述滤料为石英砂、陶粒、无烟煤、石榴石、铁矿石、堇青石、莫来石、陶瓷或钛酸铝的颗粒滤料，对滤料的改性采用传统的滤料改性方法，即用无机盐与滤料作用，之后进行对滤料的干燥、焙烧，制备成表面具有吸附能力的改性滤料，所述强化过滤药剂为聚合铝、硫酸铝、聚合铁、氯化铁、硫酸铁、氢氧化铝、CaCl2中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是在步骤(二)中与强化过滤药剂同时投加作为氧化剂的高锰酸钾或高铁酸钾或作为高分子助凝剂的聚丙烯酰胺、活化硅酸、HCA、聚硅酸铁或聚硅酸铝。
4.根据权利要求1所述的滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是在步骤(一)中，在过滤之前，向水中投加药剂将滤料进行浸泡处理，使滤料表面涂渍一层药剂或药剂的水解产物，降低滤料表面的负电性，提高滤料表面的正电性，对滤料表面改性的药剂由下列一种或几种组合而成聚合铝、硫酸铝、聚合铁、氯化铁、硫酸铁、氢氧化铝、氯化钙、聚丙烯酰胺、活化硅酸、HCA、聚硅酸铁、聚硅酸铝、高锰酸钾、高铁酸钾或次氯酸钠。
5.根据权利要求1所述的滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是在步骤(一)中，在滤池反冲洗过程中或反冲洗之后投加药剂，向水中通入空气，利用空气将药剂与滤料充分混合，滤料与药剂之间的接触时间为0.5min～30min，所述药剂由下列一种或几种组合而成聚合铝、硫酸铝、聚合铁、氯化铁、硫酸铁、氢氧化铝、氯化钙、聚丙烯酰胺、活化硅酸、HCA、聚硅酸铁、聚硅酸铝、高锰酸钾、高铁酸钾或次氯酸钠。
6.根据权利要求1所述的滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是在步骤(一)中，在双层滤料滤池中，在滤池反冲洗结束后，将滤池中的水放空，将浓度为1～50mg/L的聚合铝溶液通过泵打入到滤池中，所用聚合铝溶液的体积为滤料体积的2倍，其pH值为4～6。然后把空气通入溶液中将药剂与滤料充分混合，滤料与药剂之间的接触时间为1～30min。
7.根据权利要求1所述的滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是在步骤(二)中，强化过滤药剂选用聚合铝，与强化过滤药剂同时投加高锰酸钾或高铁酸钾，高锰酸钾或高铁酸钾的浓度为0.1～2.0mg/L，聚合铝溶液的浓度为0.1～15.0mg/L。
8.根据权利要求1所述的滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法，其特征是在步骤(二)中持续投加聚合铝溶液和高分子助凝剂，聚合铝与高分子助凝剂经混合器混合后进入滤池中，聚合铝溶液的浓度为0.1～15.0mg/L，高分子的浓度为0.01～1mg/L。
全文摘要
本发明公开一种给水和污水处理中利用滤料改性和动态投加药剂强化过滤效果的方法——滤料改性与动态投加药剂强化过滤方法。它通过下述步骤完成(一)在过滤前，降低滤料表面负电性或提高滤料表面正电性的改性处理；(二)在过滤过程中，向水中持续投加强化过滤药剂。滤料改性是通过化学方法或通过一定药剂在滤料表面作用，形成了表面含有铁、锰、钙、硅、镁、铝等成分的颗粒，提高了滤料表面电位，增加了对杂质颗粒的吸附性能，使之易于在滤料表面沉积。二是在过滤过程中动态地投加药剂以提高水中胶体颗粒的表面电位，提高胶体颗粒在滤料表面的吸附特性。两种方法的有机结合，提高了水中胶体颗粒在滤料表面的吸附特性，强化了对水中浊度成分的去除。
文档编号B01D37/03GK1593714SQ20041004366
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月30日 优先权日2004年6月30日
发明者马军, 范潇梦, 肖辉玉, 何文杰, 韩宏大 申请人:哈尔滨工业大学